Físicos quânticos visualizam yin-yang em experimento de luz emaranhada – ScienceAlert

Nunca se diga que os estudiosos não têm olho para o sublime.

Ao codificar e decifrar um símbolo chinês de dualidade e harmonia nos estados quânticos de dois fótons emaranhados, os físicos demonstraram recentemente a eficiência superior de uma nova técnica analítica.

Pesquisadores da Universidade Sapienza, em Roma, e da Universidade de Ottawa, no Canadá, usaram um método semelhante ao popular Tecnologia 3D Para medir informações de posição de partículas de forma rápida e confiável.

Ao melhorar os métodos existentes para capturar detalhes importantes sobre os diferentes estados em partículas emaranhadas, a equipe espera fornecer aos engenheiros novas ferramentas de computação e imagem que formam a base das tecnologias quânticas.

Os fótons individuais, como qualquer partícula, são melhor descritos como um conjunto de possibilidades que evolui lentamente antes que a medição lhes forneça números fixos e realistas. Polarização, rotação, impulso e até mesmo sua posição são tão instáveis ​​quanto uma moeda rolando no ar até que uma mão metafórica lhe dê um tapa.

Se dois fótons compartilham algum tipo de história – como duas moedas retiradas da mesma carteira – bater em um é como parar o outro no meio do vôo. Por estarem interligados, saber algo sobre um lhe dará uma medida do outro, como se ele também tivesse sido implementado.

Os fundamentos deste jogo de azar formam a base dos computadores quânticos. Muitas partículas emaranhadas chamadas qubits podem ter um de seus estados lido de maneiras que responderão rapidamente a questões matemáticas especialmente projetadas.

No entanto, por que usar apenas um estado quando as partículas têm tantas propriedades não determinísticas para escolher, o que transforma qubits bidimensionais simples em “multidimensionais”? qudits?

Para construir uma imagem mais complexa de uma partícula, os físicos podem tomar uma série de medidas, assim como vários raios X são usados ​​para construir uma imagem 3D de um objeto. Tomografia computadorizada.

Um dos principais problemas de adaptação Tomografia quantitativa Capturar as muitas dimensões de uma partícula é necessário trabalho. À medida que o número de estados lidos aumenta, as métricas aumentam exponencialmente, o que custa tempo e aumenta muito o risco de erros.

A holografia digital de dois fótons poderia mudar isso. Assim como os hologramas convencionais nos permitem recuperar informações tridimensionais de uma superfície bidimensional, a forma como as ondas interferem umas nas outras pode ser usada para inferir dimensões extras com rapidez e precisão a partir de apenas alguns detalhes transportados entre um par de fótons.

Os físicos já estão usando a interferência de partículas emaranhadas para mapear objetos ocultos no que é conhecido como imagem fantasma. Conhecendo o suficiente sobre a posição de um único fóton enviado ao longo de um caminho, é possível aprender os segredos da jornada de seu parceiro através de um segundo caminho através da interferência de suas ondas.

Ao aplicar os truques da holografia, os pesquisadores foram capazes de ler informações posicionais na interferência de duas ondas de luz separadas e recuperar informações suficientes para recriar os símbolos yin e yang programados no dispositivo gerador de fótons.

Tão simples como a manifestação do yin e do yang, esta única imagem fixa representa um enorme salto na medição de muitos estados quânticos num curto espaço de tempo.

“Este método é significativamente mais rápido que as técnicas anteriores, exigindo apenas minutos ou segundos, em vez de dias.” Ele diz O físico da Universidade de Ottawa, Alessio Derico.

“É importante ressaltar que o tempo de detecção não é afetado pela complexidade do sistema – uma solução para o desafio de longa data de escalabilidade na tomografia projetiva”.

Esta pesquisa foi publicada em Fotônica da natureza.